Подписаться

Когда появляется иммунологическая память?

  • 696
  • 0,9
  • 0
  • 6
Добавить в избранное
Новость

Человеческий эмбрион, находясь в утробе матери, не только взаимодействует с ее иммунными клетками, но и сам имеет различные популяции иммунных клеток, в том числе клеток памяти.

Когда B- и T-лимфоциты активируются в результате вторжения в организм какого-то патогенна, те из них, что способны распознавать антигены этого патогена, начинают размножаться, причем часть новых лимфоцитов не вступает непосредственно в схватку с врагом, а становится хранителем информации о его антигенах. Такие лимфоциты называют клетками памяти; они могут циркулировать в организме еще многие годы после столкновения с патогеном, и благодаря им при повторном заражении развивается молниеносный иммунный ответ, не оставляющий никаких шансов захватчику. Казалось бы, иммунные клетки памяти должны появляться в организме после рождения, когда он начинает сталкиваться с разнообразными бактериями и вирусами. Однако, как показало недавнее исследование, в кишечнике человеческого эмбриона имеется популяция CD4+ (то есть несущих на своей поверхности гликопротеин CD4) T-клеток, которые по молекулярным свойствам соответствуют клеткам памяти. Наша статья посвящена этому открытию.

Исследования последних десяти лет показали, что наряду с T-клетками, циркулирующими по кровотоку, существуют и «оседлые» T-клетки, которые не покидают определенные ткани . Как правило, такие Т-клетки обнаруживаются «на рубежах» организма, где риск столкновения с неприятелем наиболее высок, — например, в кишечнике, причем еще с периода эмбрионального развития.

О Т-клетках, обитающих в органах, не относящихся к иммунной системе, можно прочесть в статье «Т-лимфоциты: путешественники и домоседы» [1], а об особенностях иммунной системы новорожденных — в статье «Сказочка не для взрослых, или Об иммунитете новорожденных» [2].

Т-клетки были выявлены в кишечнике плода, небольшие их популяции также имеются в зародышевых лимфоузлах, тимусе и селезенке. Кроме того, CD4+ T-клетки, обладающие свойствами клеток памяти и эффекторных T-клеток, были обнаружены в крови, взятой из пуповины. Большая международная группа исследователей, провела всесторонний анализ T-клеток из кишечника человеческих эмбрионов и пришла к неожиданному выводу: в популяции кишечных T-клеток плода имеются CD4+ T-клетки памяти [3]! В состав исследовательской группы вошли и российские специалисты, работающие в Институте биоорганической химии и Сколковском институте науки и технологий: Софья Касацкая, Евгений Егоров, Марк Израэльсон, Ольга Британова и Дмитрий Чудаков. Как отмечает Софья, «лаборатория профессора Чудакова много лет сотрудничает с лабораторией Дэвида Прайса в Кардиффе по разным проектам, связанным с фундаментальными и медицинскими вопросами в иммунологии человека. Именно профессор Прайс решил позвать нас в этот проект, и так мы сделали для этой коллаборации подготовку ДНК-библиотек для высокопроизводительного секвенирования и провели анализ данных».

Анализ T-клеток включал в себя различные подходы, такие как массцитометрия, секвенирование РНК и высокопроизводительное секвенирование T-клеточных рецепторов , благодаря которым исследователи смогли выявить различные типы Т-клеток в популяции.

О проточной цитофлуориметрии, секвенировании ДНК и РНК, а также анализе индивидуальных репертуаров клеточных рецепторов можно прочесть в статьях на «Биомолекуле» [4–6].

Конечно, Т-лимфоциты не находятся непосредственно в просвете кишки: они залегают в lamina propria (ресничном слизистом эпителии) (рис. 1); помимо лимфоидной ткани их можно найти в более глубоких слоях. В тонком кишечнике, клетки которого и исследовались в обсуждаемой работе, есть небольшие скопления лимфоцитов и В-клеточные фолликулы прямо под lamina propria, а также в более близком к поверхности (подслизистом) слое стенки кишечника.

Препарат тонкой кишки эмбриона

Рисунок 1. Препарат тонкой кишки эмбриона. ДНК окрашена синим цветом, красным — CD3 (корецептор Т-клеток), зеленым — белок межклеточной адгезии E-кадгерин. Желтая стрелка указывает на наивные CD4+ T-лимфоциты, а белая — на CD4+ T-клетки памяти.

Всего выявили 22 группы Т-клеток, различающихся по экспрессии определенных белков-мáркеров; в их числе имеются наивные (то есть еще не сталкивавшиеся с антигенами) T-клетки и регуляторные T-клетки, а также T-клетки памяти. Среди них обнаружили CD4+ клетки памяти, в которых наблюдалась повышенная экспрессия белка Ki-67, служащего индикатором делящихся клеток. Кроме того, они секретировали провоспалительные цитокины интерферон-γ (INF-γ) и интерлейкин-2 (IL-2). Таким образом, исследователи показали, что разделение Т-клеток на наивные, регуляторные и клетки памяти, а также формирование обособленных популяций «оседлых» Т-клеток происходят очень рано — еще в период эмбрионального развития организма.

Стоит отметить, что популяция наивных Т-клеток в кишечнике плода гораздо больше популяции Т-клеток памяти, в то время как у взрослого человека бóльшая часть Т-клеток кишечника, напротив, приходится на клетки памяти. Ученые предполагают, что Т-клетки памяти плода формируются при локальном столкновении наивных T-клеток с чужеродными антигенами в зародышевых лимфоузлах, в которые мигрирующие из тимуса наивные Т-клетки заходят перед тем, как окончательно «осесть» в кишечнике. Антигенами, которые запускают образование эмбриональных T-клеток памяти, могут быть молекулы лейкоцитарных антигенов матери или фрагменты молекул патогенов, которые попали в амниотическую жидкость. Исследователи отмечают, что образование разнообразных иммунных клеток в кишечнике плода подготавливает его к столкновению с множеством бактерий, которое ждет его сразу же после рождения. Таким образом, формирование популяций специализированных иммунных клеток, в том числе и клеток памяти, начинается еще в период внутриутробного развития.

Литература

  1. Т-лимфоциты: путешественники и домоседы;
  2. Сказочка не для взрослых, или об иммунитете новорожденных;
  3. Na Li, Vincent van Unen, Tamim Abdelaal, Nannan Guo, Sofya A. Kasatskaya, et. al.. (2019). Memory CD4+ T cells are generated in the human fetal intestine. Nat Immunol. 20, 301-312;
  4. 12 методов в картинках: проточная цитофлуориметрия;
  5. 12 методов в картинках: секвенирование нуклеиновых кислот;
  6. Анализ индивидуальных репертуаров Т-клеточных рецепторов.

Комментарии